Sluitstuk | Voorlopig nog met de vlam in de pijp

Voor stadsvervoer - kleine voertuigen en korte afstanden - is elektrisch rijden zonder twijfel een duurzame optie. Maar voor het lange afstandstransport zijn vrachtwagens voorlopig nog aangewezen op diesel, meent werktuigbouwkundige Noud Maes. Tijdens zijn promotieonderzoek bekeek hij hoe vloeibare brandstof zo efficiënt mogelijk omgezet kan worden in warmte en zag meerdere verbeterpunten.

Als het aan steeds meer steden ligt, is het duidelijk: weg met de diesel. Het (openbaar) vervoer kent een groeiend aantal duurzame alternatieven; het merendeel accu, soms waterstof. Toch ligt hierin voor het zware transport nog niet de oplossing en dat heeft voornamelijk te maken met de energiedichtheid, legt Noud Maes uit. Enkele weken geleden promoveerde hij cum laude op het gedetailleerd in kaart brengen van de verbrandingsspray. Deze nevel komt uit de injector - in de autowereld ook vaak verstuiver genoemd - die brandstof onder hoge druk in de cilinder spuit en zo voor een optimaal verbrandingsproces zorgt.

Maes: “Als je de hoeveelheid energie vergelijkt die één kilo accu en één kilo diesel levert, dan zit daar een factor veertig verschil tussen in het voordeel van diesel. Voor korte ritten is dat minder van belang en juichen we het gebruik van elektrische voertuigen toe, maar voor de lange afstanden telt elke kilo die je extra mee moet vervoeren. Aan het gebruik van waterstof kleven weer andere bezwaren. Daar is vooral de opslag een probleem en blijft het natuurlijk ook een relatief gevaarlijke brandstof. We zullen daarom moeten accepteren dat we de komende decennia wat betreft logistiek transport nog wel afhankelijk zullen zijn van vloeibare brandstoffen.”

Vergroeningswinst

Met het negatieve dieselimago dat de laatste jaren is ontstaan is Maes het dan ook niet volledig eens. “Voor het productieproces van accu’s is veel energie nodig en worden zeldzame grondstoffen gebruikt. Al met al is het dan nog maar de vraag of elektrisch rijden zo veel duurzamer dan diesel is. We hebben inderdaad een energieprobleem en moeten slim omgaan met de energiebronnen die we hebben. Maar selecteer daarom voor elke toepassing de juiste energiebron en sluit vloeibare brandstof niet per definitie uit. Met ons onderzoek tonen we aan dat er ook hiermee nog veel vergroeningswinst te halen valt.”

Maes bekeek in welke stappen de verbrandingsspray van brandstof naar warmteafgifte gaat en legde dit in detail vast om te begrijpen wat er nu precies gebeurt, wat van invloed is op de processen en vooral: hoe het efficiënter kan. Want waar voor sprays van personenauto’s er al het een en ander beschreven is, was dit voor die in zwaardere vrachtwagenmotoren niet het geval, vertelt Maes. “Terwijl dit juist belangrijk is om op fundamenteel niveau te bestuderen. We zien dat we door bijvoorbeeld meer aandacht te schenken aan vlam-wand-interactie de uitstoot van schadelijke verbrandingsproducten kunnen verminderen.”

De experimenten die hij uitvoerde, zijn redelijk uniek en kunnen wereldwijd slechts in enkele labs gedaan worden. Door samen te werken - Maes verbleef enkele maanden in Amerika en Frankrijk - is nu een internationaal gevalideerde meetfaciliteit ontstaan.

“Tijdens de metingen loopt de druk op tot 110 bar, de temperatuur tot zo’n 600 graden Celsius. Verder wil je kunnen zien wat er in de motor gebeurt en wil je de condities nauwkeurig kunnen instellen. Dat maakt zo’n opstelling erg kostbaar en niet voor elk lab beschikbaar. Met de data uit onze experimenten zijn inmiddels verschillende computersimulatie gevalideerd, zodat iedereen nu heel nauwkeurig sprays kan voorspellen. Op basis van deze simulaties worden de motoren van de toekomst ontworpen, diverse fabrikanten waaronder FIAT - tevens sponsor van ons onderzoek - hebben al interesse getoond.”

Kunstwerk

Zijn onderzoek krijgt in het onderzoeksveld veel aandacht, is breed toepasbaar en veelbelovend - hij promoveerde zelfs cum laude - zelf blijft hij er nuchter over. Wat hij dan wel bijzonder vindt, is de voorkant van zijn proefschrift. Die werd ontworpen door zijn moeder die beeldend kunstenaar is en voor het eerst met een bèta-onderwerp aan de haal ging. “Een leuke wisselwerking, ik vind het een eer om haar werk te gebruiken en haar kunstwerk gaat nu de hele wereld over.” Over een paar weken gaat hij een van zijn boekjes achterna, wanneer hij zijn postdoc in Amerika gaat beginnen. In het lab waar hij al eerder kortstondig verbleef, op een uurtje van San Francisco. En naast verbrandingsmotoren hoopt hij nu ook eindelijk eens een surfplank van dichtbij te gaan zien.

Deel dit artikel via je socials